JP2002307094A - 下水処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱窒素脱リン反応設備に流入する処理水の流
量が変動しても、脱窒素脱リン反応設備を構成する好気
槽内のリン酸総量を一定に保持させる。 【解決手段】 脱窒素脱リン反応設備４の好気槽１３内
に貯留されている処理水２のリン酸濃度と、好気槽１３
から排出される処理水２の水量とを計測しながら、前記
（４）〜（７）式に示す総量値演算、ＰＩ演算を行っ
て、処理水流量を加味したポリ塩化アルミニウム５のＰ
ＡＣ注入量目標値補正値、ＰＡＣ注入量目標値などを求
めるととともに、今回のＰＡＣ注入量目標値と、ＡＣ注
入流量計で得られたポリ塩化アルミニウム５の注入量と
が一致するように、ＰＡＣ注入ポンプ２５を制御して、
好気槽１３内に貯留されている処理水２中のリン酸濃度
を一定化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水処理場などに
設けられ、生物化学的硝化窒素反応、生物化学的脱リン
反応、凝集材添加による脱リン反応などを利用して、下
水中の窒素、またはリンを除去する下水処理システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場などに設けられ、生物化学的
硝化窒素反応、生物化学的脱リン反応、凝集材添加によ
る脱リン反応などを利用して、下水中の窒素、またはリ
ンを除去する下水処理システムの１つとして、従来、図
４に示すシステムが知られている。

【０００３】この図に示す下水処理システム１０１は、
処理対象となる下水などの処理水１０２中に含まれる固
形成分を沈殿させる最初沈殿設備１０３と、嫌気−無酸
素−好気法(Ａ_２Ｏ法)と凝集剤となるポリ塩化アルミニ
ウム(ＰＡＣ)注入法とを組み合わせたプロセスを使用し
て、最初沈殿設備１０３から供給される処理水１０２中
の窒素成分、リン成分を除去する脱窒素脱リン反応設備
１０４と、この脱窒素脱リン反応設備１０４にポリ塩化
アルミニウム１０５を注入するポリ塩化アルミニウム注
入設備１０６と、脱窒素脱リン反応設備１０４から排出
される処理水１０２中の固形成分を沈殿させる最終沈殿
設備１０７とを備えており、処理対象となる処理水１０
２に対し、最初沈殿処理、嫌気−無酸素−好気法(Ａ_２
Ｏ法)とＰＡＣ注入法とを組み合わせたプロセス処理、
最終沈殿処理を順次、施して、処理水１０２中の固形成
分、窒素成分、リン成分を除去する。

【０００４】最初沈殿設備１０３は、処理対象となる下
水などの処理水１０２を取り込む水配管１０８と、この
水配管１０８を介して供給された処理水１０２を貯留し
て固形成分を沈殿させる最初沈殿池１０９と、この最初
沈殿池１０９から排出される処理水１０２を脱窒素脱リ
ン反応設備１０４に導く水配管１１０とを備えており、
処理対象となる下水などの処理水１０２を取り込むとと
もに、この処理水１０２を貯留させて、その中に含まれ
る固形成分を沈殿させ、固形物除去済みの処理水１０２
を脱窒素脱リン反応設備１０４に供給する。

【０００５】脱窒素脱リン反応設備１０４は、各水配管
１１０、１３２を介して供給される処理水１０２を貯留
しながら、リン蓄積細菌のリン放出作用を利用して、処
理水１０２中にリン酸(ＰＯ_４)を放出させる嫌気槽１１
１、この嫌気槽１１１から供給される処理水１０２を貯
留させながら、リン蓄積細菌のリン過剰摂取作用を利用
して、処理水１０２中のリン酸(ＰＯ_４)を吸収させ、余
剰汚泥に取り込ませるとともに、脱窒菌の還元作用を利
用して、処理水１０２中の亜硝酸(ＮＯ_２)もしくは硝酸
(ＮＯ_３)を還元させ、窒素ガス(Ｎ_２)にする無酸素槽１
１２、この無酸素槽１１２から供給される処理水１０２
を貯留させながら、硝化菌を利用して、処理水１０２中
のアンモニア(ＮＨ_４)を酸化させ、亜硝酸(ＮＯ_２)もし
くは硝酸(ＮＯ_３)にするとともに、ポリ塩化アルミニウ
ム注入設備１０６から供給されるポリ塩化アルミニウム
１０５を利用して、生物的リン除去反応で除去されなか
ったリン酸(ＰＯ_４)を凝集させ、余剰汚泥に取り込ませ
る好気槽１１３を持ち、最初沈殿設備１０３から供給さ
れる処理水１０２中の窒素成分、リン成分を除去する反
応タンク１１４と、反応タンク１１４の好気槽１１３か
ら排出される処理水１０２を最終沈殿設備１０７に導く
水配管１１５と、循環指示に応じた駆動電圧が供給され
ているとき、オン状態になる循環ポンプ１１６と、この
循環ポンプ１１６がオン状態になっているとき、好気槽
１１３から処理水１０２の一部を取り込み、無酸素槽１
１２に導く水配管１１７と、酸素供給指示に応じた駆動
電圧が供給されているとき、オン状態になるブロア１１
８と、このブロア１１８がオン状態になっているとき、
外気を取り込み、好気槽１１３に導く空気管１１９と、
好気槽１１３の底部分に配置され、空気管１１９を介し
て空気が供給されているとき、これを好気槽１１３内の
処理水１０２中に散気させる散気管１２０とを備えてい
る。

【０００６】そして、ブロア１１８、空気管１１９、散
気管１２０を使用して、好気槽１１３に十分な空気を送
り込みながら、各水配管１１０、１３２を介して供給さ
れる最初沈殿設備１０３からの処理水１０２、最終沈殿
設備１０７からの処理水１０２を嫌気槽１１１→無酸素
槽１１２→好気槽１１３→無酸素槽１１２なる経路で、
循環させて、嫌気槽１１１内のリン蓄積細菌、無酸素槽
１１２内のリン蓄積細菌、脱窒菌、好気槽１１３内の硝
化菌、ポリ塩化アルミニウム１０５による、嫌気−無酸
素−好気法(Ａ_２Ｏ法)と、ポリ塩化アルミニウム(ＰＡ
Ｃ)注入法とを組み合わせたプロセスで、最初沈殿設備
１０３、最終沈殿設備１０７から供給される処理水１０
２中の窒素成分、リン成分を除去し、窒素成分、リン成
分除去済みの処理水１０２を最終沈殿設備１０７に供給
する。

【０００７】また、ポリ塩化アルミニウム注入設備１０
６は、好気槽１１３内に貯留されている処理水１０２の
リン酸濃度を計測するリン酸濃度計１２１と、このリン
酸濃度計１２１の計測結果に基づき、微分積分演算(Ｐ
Ｉ演算)を行って、ポリ塩化アルミニウム１０５のＰＡ
Ｃ注入量目標値補正値、ＰＡＣ注入量目標値などを演算
するＰＡＣ注入量補正量演算部１２２と、ポンプ駆動電
圧が供給されているとき、オン状態になるＰＡＣ注入ポ
ンプ１２３と、このＰＡＣ注入ポンプ１２３がオン状態
になっているとき、ＰＡＣ貯留タンク（図示は省略す
る）からポリ塩化アルミニウム１０５を取り込んで、好
気槽１１３に注入する水配管１２４と、この水配管１２
４内を流れるポリ塩化アルミニウム１０５の流量を計測
するＰＡＣ注入流量計１２５と、このＰＡＣ注入流量計
１２５から出力される流量、ＰＡＣ注入量補正量演算部
１２２から出力されるＰＡＣ注入量目標値補正値、ＰＡ
Ｃ注入量目標値などに応じたポンプ駆動電圧を生成し、
ＰＡＣ注入ポンプ１２３を駆動するＰＡＣ注入量制御部
１２６とを備えている。

【０００８】そして、好気槽１１３内に貯留されている
処理水１０２のリン酸濃度を計測しながら、次式に示す
ＰＩ演算を行って、ポリ塩化アルミニウム１０５のＰＡ
Ｃ注入量目標値補正値、ＰＡＣ注入量目標値などを求め
るととともに、今回のＰＡＣ注入量目標値と、ＰＡＣ注
入流量計で得られたポリ塩化アルミニウム１０５の注入
量とが一致するように、ＰＡＣ注入ポンプ１２３を制御
して、好気槽１１３内に貯留されている処理水１０２中
のリン酸濃度を一定にする。

【０００９】

【数１】 ［ｄ_−ＰＯ４］_ｔ＝［ＳＶ_−ＰＯ４］_ｔ−［ＰＶ_−ＰＯ４］_ｔ …(１) ［ｄ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ＝Ｋ_Ｐ×（［ｄ_−ＰＯ４］_ｔ−［ｄ_−ＰＯ４］_ｔ−１） ＋ｈ／Ｔ_ｉ×［ｄ_−ＰＯ４］_ｔ …(２) ［ＳＶ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ＝［ＳＶ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ−１＋［ｄ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ …(３) 但し、［ｄ_−ＰＯ４］_ｔ ：今回のリン酸濃度計測
値の偏差 ［ＳＶ_−ＰＯ４］_ｔ ：今回のリン酸濃度計測値の目
標値 ［ＰＶ_−ＰＯ４］_ｔ ：今回のリン酸濃度計測値 ［ｄ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ ：今回のＰＡＣ注入量目標値の
補正値 ［ｄ_−ＰＯ４］_ｔ−１ ：前回のリン酸濃度計測値の
偏差 ［ｄ_−ＰＯ４］_ｔ ：今回のリン酸濃度計測値の偏
差 ［ＳＶ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ ：今回のＰＡＣ注入量目標値 ［ＳＶ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ−１：前回のＰＡＣ注入量目標値 ［ｄ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ ：今回のＰＡＣ注入量目標値の
補正値 Ｋ_Ｐ ：比例定数 ｈ ：制御周期 Ｔ_ｉ ：積分時間 ｔ ：時刻 また、最終沈殿設備１０７は、水配管１１５を介して供
給される処理水１０２を貯留して固形成分を沈殿させる
最終沈殿池１２７と、この最終沈殿池１２７から排出さ
れる処理水１０２を次の処理工程または河川などに導く
水配管１２８と、余剰汚泥排出指示に応じた駆動電圧が
供給されているとき、オン状態になる余剰汚泥排出ポン
プ１２９と、この余剰汚泥排出ポンプ１２９がオン状態
になっているとき、最終沈殿池１２７に沈殿した固形物
（余剰汚泥）を取り込んで、次の処理工程に導く水配管
１３０と、返送指示に応じた駆動電圧が供給されている
とき、オン状態になる返送ポンプ１３１と、この返送ポ
ンプ１３１がオン状態になっているとき、最終沈殿池１
２７内の処理水１０２を脱窒素脱リン反応設備１０４の
嫌気槽１１１に戻す水配管１３２と備えており、脱窒素
脱リン反応設備１０４の好気槽１１３から排出される処
理水１０２を最終沈殿池１２７に貯留させて、処理水１
０２中の固形成分を沈殿させ、固形成分除去済みの処理
水１０２を次の処理工程または河川などに導きながら、
返送指示に応じた駆動電圧が供給されているとき、返送
ポンプ１３１を動作させて、最終沈殿池１２７内の処理
水１０２を脱窒素脱リン反応設備１０４の嫌気槽１１１
に戻すとともに、余剰汚泥排出指示に応じた駆動電圧が
供給されているとき、余剰汚泥排出ポンプ１２９を動作
させて、最終沈殿池１２７の底に堆積した固形物（余剰
汚泥）を次の処理工程に導く。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の下水処理システム１０１では、次に述べるような
問題があった。

【００１１】まず、好気槽１１３に設けられたリン酸濃
度計１２１によって、好気槽１１３内に貯留されている
処理水１０２のリン酸濃度を計測し、この計測結果に基
づき、ＰＩ演算処理で、ポリ塩化アルミニウム１０５の
ＰＡＣ注入量目標値補正値、ＰＡＣ注入量目標値などを
求めさせととともに、今回のＰＡＣ注入量目標値と、Ａ
Ｃ注入流量計１２５で得られたポリ塩化アルミニウム１
０５の注入量とが一致するように、ＰＡＣ注入ポンプ１
２３を制御して、好気槽１１３内に貯留されている処理
水１０２中のリン酸濃度を一定に保持させるようにして
いるので、図５の（ａ）に示すように、好気槽１１３内
に流入する処理水１０２の量が変動したとき、制御速度
が追随できなくなって、図５の（ｂ）に示すように、好
気槽１１３内に貯留されている処理水１２のリン酸総量
が変動し、脱窒素脱リン反応設備１０４から最終沈殿設
備１０７に供給される処理水１０２の水質が悪化してし
まうことがあった。

【００１２】また、好気槽１１３に設けられたリン酸濃
度計１２１によって得られたリン酸濃度を使用して、好
気槽１１３内にポリ塩化アルミニウム１０５を注入する
という制御方法によって、好気槽１１３内に貯留されて
いる処理水１０２のリン酸濃度値を一定に保持させるよ
うにしているので、リン酸濃度計１２４が誤動作したと
き、あるいは故障したとき、ポリ塩化アルミニウム１０
５の注入量を制御できなくなり、好気槽１１３内に貯留
されている処理水１０２のリンを十分に除去できなくな
って、脱窒素脱リン反応設備１０４から最終沈殿設備１
０７に供給される処理０００水１０２のリン酸濃度が高
くなったり、処理水１０２中のポリ塩化アルミニウム濃
度が高くなりすぎて、脱窒素脱リン反応設備１０４から
最終沈殿設備１０７に供給される処理水１０２にポリ塩
化アルミニウム１０５が混じってしまったりするという
問題があった。

【００１３】本発明は上記の事情に鑑み、生物学的硝化
脱窒反応、生物学的脱リン反応、凝集剤添加による脱リ
ン反応によって、処理水中のリン、窒素を除去させると
き、処理水量が変動しても、処理水中のポリ塩化アルミ
ニウム濃度を一定に保持させて、脱窒素脱リン反応設備
から最終沈殿設備に供給される処理水の水質低下を防止
させることができる下水処理システムを提供することを
主目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項１では、処理対象となる下水等の
処理水におけるリン酸濃度または窒素成分濃度を計測す
る濃度計と、前記処理水の流量を計測する流量計と、こ
の流量計で得られる流量計測値、前記濃度計で得られる
リン酸濃度または窒素成分濃度に基づき、前記処理水の
窒素総量またはリン酸総量を求める窒素／リン酸総量演
算部と、この窒素／リン酸総量演算部で得られた窒素総
量またはリン酸総量に基づき、前記処理水に対する操作
量を制御する制御部とを備えたことを特徴としている。

【００１５】上記構成によれば、生物学的硝化脱窒反
応、生物学的脱リン反応、凝集剤添加による脱リン反応
によって、処理水中のリン、窒素を除去させるとき、処
理水量が変動しても、処理水中のポリ塩化アルミニウム
濃度を一定に保持させて、脱窒素脱リン反応設備から最
終沈殿設備に供給される処理水の水質低下を防止させ
る。

【００１６】請求項２では、請求項１に記載の下水処理
システムにおいて、前記濃度計は、窒素成分濃度とし
て、アンモニア性窒素濃度、亜硝酸性窒素、硝酸性窒
素、全窒素のいずれかの濃度を計測し、またリン酸濃度
として、リン酸性リン、全リンのいずれかの濃度を計測
することを特徴としている。

【００１７】請求項３では、請求項１、２のいずれかに
記載の下水処理システムにおいて、前記制御部は、前記
操作量として、前記処理水に対する曝気量、前記処理水
に対する返送流量、前記処理水に対する余剰汚泥引き抜
き量、前記処理水に対する循環流量、前記処理水に対す
る凝集剤注入量、前記処理水に対する酢酸、またはメタ
ノールなどの炭素源注入量のいずれかを使用することを
特徴としている。

【００１８】上記請求項２、３の構成によれば、生物学
的硝化脱窒反応、生物学的脱リン反応、凝集剤添加によ
る脱リン反応によって、処理水中のアンモニア性窒素、
亜硝酸性窒素、硝酸性窒素、全窒素、リン酸性リン、全
リンなどを除去させるとき、処理水量が変動しても、前
記処理水に対する曝気量、前記処理水に対する返送流
量、前記処理水に対する余剰汚泥引き抜き量、前記処理
水に対する循環流量、前記処理水に対する凝集剤注入
量、前記処理水に対する酢酸、メタノールなどの炭素源
注入量のいずれかを最適化させて、脱窒素脱リン反応設
備から最終沈殿設備に供給される処理水の水質低下を防
止させる。

【００１９】請求項４では、請求項１乃至３のいずれか
に記載の下水処理システムにおいて、窒素／リン酸総量
演算部で得られた、前記処理水の窒素総量またはリン酸
総量と前記前記処理水に対する窒素総量制御目標値また
は前記リン酸総量制御目標値との関係式に基づき、空気
倍率、ＤＯ、返送比率、余剰汚泥引き抜き率、循環比
率、凝集剤注入率、炭素源注入率のいずれかの制御目標
値を補正することを特徴としている。

【００２０】上記請求項４の構成によれば、物学的硝化
脱窒反応、生物学的脱リン反応、凝集剤添加による脱リ
ン反応によって、処理水中のリン、窒素を除去させると
き、前記処理水の窒素総量またはリン総量と前記前記処
理水に対する窒素総量制御目標値または前記リン総量制
御目標値との関係式に基づき、空気倍率、ＤＯ、返送比
率、余剰汚泥引き抜き率、循環比率、凝集剤注入率、炭
素源注入率のいずれかの制御目標値を補正させ、これよ
って処理水量が変動しても、脱窒素脱リン反応設備から
最終沈殿設備に供給される処理水の水質低下を防止させ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】《実施形態》図１は本発明による
下水処理システムの実施形態を示すブロック図である。

【００２２】この図に示す下水処理システム１は、処理
対象となる下水などの処理水２中に含まれる固形成分を
沈殿させる最初沈殿設備３と、嫌気−無酸素−好気法
(Ａ_２Ｏ法)と凝集剤となるポリ塩化アルミニウム(ＰＡ
Ｃ)注入法とを組み合わせたプロセスを使用して、最初
沈殿設備３から供給される処理水２中の窒素成分、リン
成分を除去する脱窒素脱リン反応設備４と、この脱窒素
脱リン反応設備４にポリ塩化アルミニウム５を注入する
ポリ塩化アルミニウム注入設備６と、脱窒素脱リン反応
設備４から排出される処理水２中の固形成分を沈殿させ
る最終沈殿設備７とを備えており、処理対象となる処理
水２に対し、最初沈殿処理、嫌気−無酸素−好気法(Ａ
_２Ｏ法)とＰＡＣ注入法とを組み合わせたプロセス、最
終沈殿処理を順次、施して、処理水２中の固形成分、窒
素成分、リン成分を除去させる。

【００２３】最初沈殿設備３は、処理対象となる下水な
どの処理水２を取り込む水配管８と、この水配管８を介
して供給された処理水２を貯留して固形成分を沈殿させ
る最初沈殿池９と、この最初沈殿池９から排出される処
理水２を脱窒素脱リン反応設備４に導く水配管１０とを
備えており、処理対象となる下水などの処理水２を取り
込むとともに、この処理水２を貯留させて、その中に含
まれる固形成分を沈殿させ、固形物除去済みの処理水２
を脱窒素脱リン反応設備４に供給する。

【００２４】脱窒素脱リン反応設備４は、各水配管１
０、３４を介して供給される処理水２を貯留しながら、
リン蓄積細菌のリン放出作用を利用して、処理水２中に
リン酸(ＰＯ_４)を放出させる嫌気槽１１、この嫌気槽１
１から供給される処理水２を貯留させながら、リン蓄積
細菌のリン過剰摂取作用を利用して、処理水２中のリン
酸(ＰＯ_４)を吸収させ、余剰汚泥に取り込ませるととも
に、脱窒菌の還元作用を利用して、処理水２中の亜硝酸
(ＮＯ_２)もしくは硝酸(ＮＯ_３)を還元させ、窒素ガス
(Ｎ_２)にする無酸素槽１２、この無酸素槽１２から供給
される処理水２を貯留させながら、硝化菌を利用して、
処理水２中のアンモニア(ＮＨ_４)を酸化させ、亜硝酸
(ＮＯ_２)もしくは硝酸(ＮＯ_３)にするとともに、ポリ塩
化アルミニウム注入設備６から供給されるポリ塩化アル
ミニウム５を利用して、生物的リン除去反応で除去され
なかったリン酸(ＰＯ_４)を凝集させ、余剰汚泥に取り込
ませる好気槽１３を持ち、最初沈殿設備３から供給され
る処理水２中の窒素成分、リン成分を除去する反応タン
ク１４と、反応タンク１４の好気槽１３から排出される
処理水２を最終沈殿設備７に導く水配管１５と、循環指
示に応じた駆動電圧が供給されているとき、オン状態に
なる循環ポンプ１６と、この循環ポンプ１６がオン状態
になっているとき、好気槽１３から処理水２の一部を取
り込み、無酸素槽１２に導く水配管１７と、酸素供給指
示に応じた駆動電圧が供給されているとき、オン状態に
なるブロア１８と、このブロア１８がオン状態になって
いるとき、外気を取り込み、好気槽１３に導く空気管１
９と、好気槽１３の底部分に配置され、空気管１９を介
して空気が供給されているとき、これを好気槽１３内の
処理水２中に散気させる散気管２０とを備えている。

【００２５】そして、ブロア１８、空気管１９、散気管
２０を使用して、好気槽１３に十分な空気を送り込みな
がら、各水配管１０、３４を介して供給される最初沈殿
設備３からの処理水２、最終沈殿設備７からの処理水２
を嫌気槽１１→無酸素槽１２→好気槽１３→無酸素槽１
２なる経路で、循環させて、嫌気槽１１内のリン蓄積細
菌、無酸素槽１２内のリン蓄積細菌、脱窒菌、好気槽１
３内の硝化菌、ポリ塩化アルミニウム５による、嫌気−
無酸素−好気法(Ａ_２Ｏ法)と、ポリ塩化アルミニウム
(ＰＡＣ)注入法とを組み合わせたプロセスで、最初沈殿
設備３、最終沈殿設備７から供給される処理水２中の窒
素成分、リン成分を除去し、窒素成分、リン成分除去済
みの処理水２を最終沈殿設備７に供給する。

【００２６】また、ポリ塩化アルミニウム注入設備６
は、脱窒素脱リン反応設備４の好気槽１３内に貯留され
ている処理水２のリン酸濃度を計測するリン酸濃度計２
１と、脱窒素脱リン反応設備４から最終沈殿設備７に供
給される処理水２の流量を計測する処理水流量計２２
と、これら処理水流量計２２の計測結果、リン酸濃度計
２１の計測結果に基づき、リン酸総量演算値を求めるリ
ン酸総量演算部２３と、このリン酸総量演算部２３の演
算結果に基づき、微分積分演算(ＰＩ演算)を行って、処
理水流量を加味したポリ塩化アルミニウム５のＰＡＣ注
入量目標値補正値、ＰＡＣ注入量目標値などを演算する
ＰＡＣ注入量補正量演算部２４と、ポンプ駆動電圧が供
給されているとき、オン状態になるＰＡＣ注入ポンプ２
５と、このＰＡＣ注入ポンプ２５がオン状態になってい
るとき、ＰＡＣ貯留タンク（図示は省略する）からポリ
塩化アルミニウム５を取り込んで、好気槽１３に注入す
る水配管２６と、この水配管２６内を流れるポリ塩化ア
ルミニウム５の流量を計測するＰＡＣ注入流量計２７
と、このＰＡＣ注入流量計２７から出力される流量、Ｐ
ＡＣ注入量補正量演算部２４から出力されるＰＡＣ注入
量目標値補正値、ＰＡＣ注入量目標値などに応じたポン
プ駆動電圧を生成し、ＰＡＣ注入ポンプ２５を駆動する
ＰＡＣ注入量制御部２８とを備えている。

【００２７】そして、好気槽１３内に貯留されている処
理水２のリン酸濃度を計測しながら、次式に示す総量値
演算、ＰＩ演算を行って、処理水流量を加味したポリ塩
化アルミニウム５のＰＡＣ注入量目標値補正値、ＰＡＣ
注入量目標値などを求めるととともに、今回のＰＡＣ注
入量目標値と、ＰＡＣ注入流量計２７で得られたポリ塩
化アルミニウム５の注入量とが一致するように、ＰＡＣ
注入ポンプ２５を制御して、好気槽１３内に貯留されて
いる処理水２中のリン酸濃度を一定にする。

【００２８】

【数２】 ［ＰＶ_{−ＴＰＯ４}］_ｔ＝［ＰＶ_−ＰＯ４］_ｔ×［ＰＶ_{−Ｑｏｕｔ}］_ｔ …(４) ［ｄ_{−ＴＰＯ４}］_ｔ＝［ＳＶ_{−ＴＰＯ４}］_ｔ−［ＰＶ_{−ＴＰＯ４}］_ｔ …(５) ［ｄ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ＝Ｋ_Ｐ×（［ｄ_{−ＴＰＯ４}］_ｔ−［ｄ_{−ＴＰＯ４}］_ｔ−１ ） ＋ｈ／Ｔ_ｉ×［ｄ_{−ＴＰＯ４}］_ｔ …(６ ) ［ＳＶ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ＝［ＳＶ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ−１＋［ｄ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ …(７) 但し、［ＰＶ_{−ＴＰＯ４}］_ｔ ：今回のリン酸総量演算
値 ［ＰＶ_−ＰＯ４］_ｔ ：今回のリン酸濃度計測値 ［ＰＶ_{−Ｑｏｕｔ}］_ｔ ：今回の処理水水量計測値 ［ｄ_{−ＴＰＯ４}］_ｔ ：今回のリン酸総量演算値の偏
差 ［ＳＶ_{−ＴＰＯ４}］_ｔ ：今回のリン酸総量演算値の目
標値 ［ＰＶ_{−ＴＰＯ４}］_ｔ ：今回のリン酸総量演算値 ［ｄ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ ：今回のＰＡＣ注入量目標値の
補正値 ［ｄ_{−ＴＰＯ４}］_ｔ ：今回のリン酸総量演算値の偏
差 ［ｄ_{−ＴＰＯ４}］_ｔ−１ ：前回のリン酸総量演算値の
偏差 ［ＳＶ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ ：今回のＰＡＣ注入量目標値 ［ＳＶ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ−１：前回のＰＡＣ注入量目標値 ［ｄ_{−ＱＰＡＣ}］_ｔ ：今回のＰＡＣ注入量目標値の
補正値 Ｋ_Ｐ ：比例定数 ｈ ：制御周期 Ｔ_ｉ ：積分時間 ｔ ：時刻 また、最終沈殿設備７は、水配管１５を介して供給され
る処理水２を貯留して固形成分を沈殿させる最終沈殿池
２９と、この最終沈殿池２９から排出される処理水２を
次の処理工程または河川などに導く水配管３０と、余剰
汚泥排出指示に応じた駆動電圧が供給されているとき、
オン状態になる余剰汚泥排出ポンプ３１と、この余剰汚
泥排出ポンプ３１がオン状態になっているとき、最終沈
殿池２９に沈殿した固形物（余剰汚泥）を取り込んで、
次の処理工程に導く水配管３２と、返送指示に応じた駆
動電圧が供給されているとき、オン状態になる返送ポン
プ３３と、この返送ポンプ３３がオン状態になっている
とき、最終沈殿池２９内の処理水２を脱窒素脱リン反応
設備４の嫌気槽１１に戻す水配管３４と備えており、脱
窒素脱リン反応設備４の好気槽１３から排出される処理
水２を最終沈殿池２９に貯留させて、処理水２中の固形
成分を沈殿させ、固形成分除去済みの処理水２を次の処
理工程または河川などに導きながら、返送指示に応じた
駆動電圧が供給されているとき、返送ポンプ３３を動作
させて、最終沈殿池２９内の処理水２を脱窒素脱リン反
応設備４の嫌気槽１１に戻すとともに、余剰汚泥排出指
示に応じた駆動電圧が供給されているとき、余剰汚泥排
出ポンプ３１を動作させて、最終沈殿池２９の底に堆積
した固形物（余剰汚泥）を次の処理工程に導く。

【００２９】このように、この実施形態では、脱窒素脱
リン反応設備４の好気槽１３内に貯留されている処理水
２のリン酸濃度と、好気槽１３から排出される処理水２
の水量とを計測しながら、前記（４）〜（７）式に示す
総量値演算、ＰＩ演算を行って、処理水流量を加味した
ポリ塩化アルミニウム５のＰＡＣ注入量目標値補正値、
ＰＡＣ注入量目標値などを求めるととともに、今回のＰ
ＡＣ注入量目標値と、ＡＣ注入流量計で得られたポリ塩
化アルミニウム５の注入量とが一致するように、ＰＡＣ
注入ポンプ２５を制御して、好気槽１３内に貯留されて
いる処理水２中のリン酸濃度を一定化させるようにして
いるので、図２の（ａ）に示すように、脱窒素脱リン反
応設備４に流入する処理水２の流量が変動しても、図２
の（ｂ）に示すように、脱窒素脱リン反応設備４を構成
する好気槽１３内のリン酸総量を一定に保持させて、リ
ン酸を効率的に除去させ、脱窒素脱リン反応設備４から
最終沈殿設備７に供給される処理水２中のリン酸濃度が
高くなったり、ポリ塩化アルミニウム５が残留したりし
ないようにすることができる。

【００３０】また、この実施形態では、ポリ塩化アルミ
ニウム５の注入量を制御するとき、状態量として、線形
性が強いリン酸総量を用い、また操作量として、ＰＡＣ
注入量を用いるようにしているので、ＰＡＣ注入量を安
定させることができる。

【００３１】また、この実施形態では、好気槽１３内に
貯留されている処理水２に、ポリ塩化アルミニウム５を
注入する水配管２６の出口部分に、リン酸濃度を測定す
るリン酸濃度計２１を配置しているので、ポリ塩化アル
ミニウム５を注入するときの時間遅れを小さくさせて、
制御応答性を向上させることができる。

【００３２】さらに、この実施形態では、好気槽１３の
出口部分に、処理水流量計２２を配置させるようにして
いるので、リン酸総量演算部２３で得られるリン酸総量
演算値の精度を高くさせることができ、これによってＰ
ＡＣ注入制御の安定性を向上させることができる。

【００３３】《他の実施形態》また、上述した実施形態
では、リン酸濃度計２１によって、処理水２に含まれる
リン酸性リン、全リンなどのリン酸濃度を計測させるよ
うにしているが、このようなリン酸濃度計２１に代え
て、窒素濃度計を設け、処理水２中に含まれるアンモニ
ア性窒素濃度、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素、全窒素なと
を計測させ、この計測結果に基づき、反応タンク１４に
対する担体投入量を制御させるようにしても良い。

【００３４】これによって、反応タンク１４に貯留され
ている処理水２中の窒素成分を効率良く除去させて、脱
窒素脱リン反応設備４から最終沈殿設備７に供給される
処理水２の水質が悪化しないようにすることができる
（請求項２の効果）。

【００３５】また、生物化学的硝化窒素反応、生物化学
的脱リン反応、凝集材添加による脱リン反応などを組み
合わせて、処理水２中の窒素、またはリンを除去すると
き、上述した実施形態以外の組み合わせ、例えば図３に
示す組み合わせを使用させるようにしても良い。

【００３６】この際、流入量と、操作量との比率、例え
ば凝集剤注入率、返送率、空気倍率、炭素源注入率、循
環率、余剰汚泥引き抜き率、ＤＯ制御目標値などを利用
させて、目標比率、目標ＤＯ値などを補正演算させるよ
うにしても良い。

【００３７】これによって、処理水２の流入量が変化し
ても、これに対応して、操作量を変化させて、脱窒素脱
リン反応設備４から最終沈殿設備７に供給される処理水
２の水質が悪化しないようにすることができる（請求項
３の効果）。

【００３８】また、対象プロセスとして、次に述べるよ
うなプロセスを使用させるようにしても良い。

【００３９】（１）Ａ_２Ｏ法 （２）ＡＯ法（嫌気一好気法） （３）硝化内生脱窒法 （４）循環式硝化脱室法 （５）ＯＤ法（オキシデーション・ディッチ法） （６）ステップ注入法 （７）回分式活性汚泥法 （８）間欠曝気法 （９）担体投入型活性汚泥法 （１０）担体投入Ａ_２０法 （１１）担体投入ＡＯ法 （１２）担体投入硝化内生脱窒法 （１３）担体投循環式硝化脱窒法 （１４）担体投入ＯＤ法 （１５）担体投入ステップ注入法 （１６）担体投入回分式活性汚泥法 （１７）担体投入間欠曝気法 （１８）凝集剤注入活性汚泥法 （１９）凝集剤注入ＡＯ法 （２０）凝集剤注入硝化内生脱窒法 （２１）凝集剤注入循環式硝化脱窒法 （２２）凝集剤注入ＯＤ法 （２３）凝集剤注入ステップ注入法 （２４）凝集剤注入回分式活性汚泥法 （２５）凝集剤注入投入問欠曝気法 （２６）担体投入・凝集剤注入活性汚泥法 （２７）担体投入・凝集剤注入Ａ_２Ｏ法 （２８）担体投入・凝集剤注入ＡＯ法 （２９）担体投入・凝集剤注入硝化内生脱窒法 （３０）担体投入・凝集剤注入循環式硝化脱窒法 （３１）担体投入・凝集剤注入ＯＤ法 （３２）担体投入・凝集剤注入ステップ注入法 （３３）担体投入・凝集剤注入回分式活性汚泥法 （３４）担体投入・凝集剤注入投入間欠曝気法 また、Ａ_２０法の変法である、ＡＯＡＯ法、ＯＡＯＡ法
等も利用でき、嫌気槽１１、無酸素槽１２、好気槽１３
などの各種槽を任意に組み合わせるようにしても良い。

【００４０】また、担体となるポリ塩化アルミニウム５
などを投入する場所も、好気槽１３のみならず、嫌気槽
１１、無酸素槽１２など、どの反応槽に投入しても、ま
た凝集剤注入に関しても、各反応槽のみならず、三次処
理用として、砂濾過プロセス、凝集剤注入のプロセスな
どに適用しても良い。

【００４１】さらに、上述した実施形態では、ＰＡＣ注
入量補正演算部２４にＰＩ演算を行わせて、処理水流量
を加味したポリ塩化アルミニウム５のＰＡＣ注入量目標
値補正値、ＰＡＣ注入量目標値などを求めさせて、ポリ
塩化アルミニウム５の注入量を制御させるようにしてい
るが、このようなＰＩ演算を使用した制御方式以外の制
御方式、例えば、次に述べるような制御方式を使用し
て、ポリ塩化アルミニウム５の注入量を制御させるよう
にしても良い。

【００４２】（ａ）ＰＩＤ制御式 （ｂ）Ｐ制御式 （ｃ）ＯＮ一ＯＦＦ制御式（シークエンス制御）

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１の下水処理システムでは、生物学的硝化脱窒反
応、生物学的脱リン反応、凝集剤添加による脱リン反応
によって、処理水中のリン、窒素を除去させるとき、処
理水量が変動しても、処理水中のポリ塩化アルミニウム
濃度を一定に保持させて、脱窒素脱リン反応設備から最
終沈殿設備に供給される処理水の水質低下を防止させる
ことができる。

【００４４】請求項２、３の下水処理システムでは、生
物学的硝化脱窒反応、生物学的脱リン反応、凝集剤添加
による脱リン反応によって、処理水中のアンモニア性窒
素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素、全窒素、リン酸性リ
ン、全リンなどを除去させるとき、処理水量が変動して
も、前記処理水に対する曝気量、前記処理水に対する返
送流量、前記処理水に対する余剰汚泥引き抜き量、前記
処理水に対する循環流量、前記処理水に対する凝集剤注
入量、前記処理水に対する酢酸、メタノールなどの炭素
源注入量のいずれかを最適化させて、脱窒素脱リン反応
設備から最終沈殿設備に供給される処理水の水質低下を
防止させることができる。

【００４５】請求項４の下水処理システムでは、物学的
硝化脱窒反応、生物学的脱リン反応、凝集剤添加による
脱リン反応によって、処理水中のリン、窒素を除去させ
るとき、前記処理水の窒素総量またはリン総量と前記前
記処理水に対する窒素総量制御目標値または前記リン総
量制御目標値との関係式に基づき、空気倍率、ＤＯ、返
送比率、余剰汚泥引き抜き率、循環比率、凝集剤注入
率、炭素源注入率のいずれかの制御目標値を補正させ、
これよって処理水量が変動しても、脱窒素脱リン反応設
備から最終沈殿設備に供給される処理水の水質低下を防
止させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による下水処理システムの実施形態を示
すブロック図である。

【図２】図１に示す下水処理システムの処理水流量と、
処理水中のリン酸総量との関係例を示すグラフである。

【図３】本発明による下水処理システムの他の実施形態
を示す表である。

【図４】従来から知られている下水処理システムの一例
を示すブロック図である。

【図５】図４に示す下水処理システムの処理水流量と、
処理水中のリン酸総量との関係例を示すグラフである。

【符号の説明】

１：下水処理システム ２：処理水 ３：最初沈殿設備 ４：脱窒素脱リン反応設備 ５：ポリ塩化アルミニウム ６：ポリ塩化アルミニウム注入設備 ７：最終沈殿設備 ８、１０、１５、１７、２６、３０、３２、３４：水配
管 ９：最初沈殿池 １１：嫌気槽 １２：無酸素槽 １３：好気槽 １４：反応タンク １６：循環ポンプ １８：ブロア １９：空気管 ２０：散気管 ２１：リン酸濃度計 ２２：処理水流量計） ２３：リン酸総量演算部 ２４：ＰＡＣ注入量補正量演算部 ２５：ＰＡＣ注入ポンプ ２７：ＰＡＣ注入流量計 ２８：ＰＡＣ注入量制御部 ２９：最終沈殿池 ３１：余剰汚泥排出ポンプ ３３：返送ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 理 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 初鹿 行雄 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 Ｆターム(参考） 4D040 BB05 BB25 BB33 BB57 BB73 BB91 BB93

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理対象となる下水等の処理水における
   リン酸濃度または窒素成分濃度を計測する濃度計と、 前記処理水の流量を計測する流量計と、 この流量計で得られる流量計測値、前記濃度計で得られ
   るリン酸濃度または窒素成分濃度に基づき、前記処理水
   の窒素総量またはリン酸総量を求める窒素／リン酸総量
   演算部と、 この窒素／リン酸総量演算部で得られた窒素総量または
   リン酸総量に基づき、前記処理水に対する操作量を制御
   する制御部と、 を備えたことを特徴とする下水処理システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の下水処理システムにお
   いて、 前記濃度計は、窒素成分濃度として、アンモニア性窒素
   濃度、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素、全窒素のいずれかの
   濃度を計測し、またリン酸濃度として、リン酸性リン、
   全リンのいずれかの濃度を計測する、 ことを特徴とする下水処理システム。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかに記載の下水処
   理システムにおいて、 前記制御部は、前記操作量として、前記処理水に対する
   曝気量、前記処理水に対する返送流量、前記処理水に対
   する余剰汚泥引き抜き量、前記処理水に対する循環流
   量、前記処理水に対する凝集剤注入量、前記処理水に対
   する酢酸、またはメタノールなどの炭素源注入量のいず
   れかを使用する、 ことを特徴とする下水処理システム。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の下水
   処理システムにおいて、 窒素／リン酸総量演算部で得られた、前記処理水の窒素
   総量またはリン酸総量と前記前記処理水に対する窒素総
   量制御目標値または前記リン酸総量制御目標値との関係
   式に基づき、空気倍率、ＤＯ、返送比率、余剰汚泥引き
   抜き率、循環比率、凝集剤注入率、炭素源注入率のいず
   れかの制御目標値を補正する、 ことを特徴とする下水処理システム。